D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.10.011 第31卷第10期 北京科技大学学报 Vol.31 No.10 2009年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0t.2009 Q235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征 郝献超)李晓刚)肖葵) 董超芳) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京有色金属研究总院，北京100088 摘要在西沙群岛高温、高湿的海洋大气环境下对Q235碳钢进行了3个月的暴晒实验，利用电子探针、激光拉曼等观察分 析了暴晒后样品的锈层特征.结果表明：Q235碳钢暴晒1个月后迅速形成较厚的锈层，锈层疏松多孔，多裂纹：当暴晒3个月 时，锈层却明显减薄.Q235碳钢在西沙暴晒1个月后形成的外层腐蚀产物主要是YFe00H、BF00H,aFe00H及少量 F304等，而锈层内部主要为Fe304、fe203等铁的氧化物.暴晒3个月后，疏松锈层的内部电解液蒸发加剧，内层还原后的 锈层重新被氧化，生成较多的F00H,同时部分YFe00H转化成为aF00H.Q235碳钢在西沙大气环境下的暴晒过程（也 就是锈层的氧化还原反应的交替过程)中，钢基体不断地被腐蚀， 关键词碳钢：大气腐蚀：西沙群岛；锈层 分类号TG172.3 Characterization of rust layers formed on Q235 steel exposed to atmosphere in Xisha islands HAO Xian-chao).LI Xioo"gang).XIAO Kui),DONG Chaofang) 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)General Research Institute for Nonferrous Metals.Beijing 100088.China ABSTRACT Rust layers formed on the surface of Q235 steel subjected to a high temperature and high humidity marine atmosphere in Xisha Islands were characterized by electron probe micro analyzer,Raman spectrum and so on.The results showed that the rust layer after one-month exposure was thick and there were many cracks and holes in it.The rust layer exposed for three months was thinner than one month's.The outer rust layer of carbon steel was mainly composed of B-Fe0OH.y-FeOOH,FeOOH and a little Fe304 after onemonth exposure.Iron oxides such as Fe304 and y-Fe203 were found in the inner rust.The evaporation of electrolyte pricked up in the inner of a loose rust layer with exposure time.Much FeOOH which was oxidized from iron oxides was found in the inner rust after three-month exposure.Some y-Fe0OH transformed to aFeOOH at the same time.Q235 steel continuously corroded in the Xisha atmosphere,which was caused by the recycle of oxidizing and deoxidizing of the rust. KEY WORDS carbon steel:atmospheric corrosion:Xisha islands:rust 大量研究表明，低合金钢的大气腐蚀是在有水 定的保护性锈层， 膜存在时进行的电化学过程，长期暴露在大气中的 具有保护性的a FeOOH和活性的Y-FeOOH 钢铁材料，锈层的主要构成成分是YFO0H、a一 是锈层的主要存在形式，锈层中a-FeOOH比Y一 Fe0OH以及Fe304等，BFeO0H只有在CI-存在 FεOOH更稳定，它与铁的其他氧化物的相对含量与 的环境中才能生成，海洋环境下空气中含有大量的 材料、大气类型、暴露时间等相关，对锈层保护性有 C厂，国内外研究人员对材料在海洋环境下的腐蚀 决定性作用5].不同地域的气候环境，其温度、湿 规律进行了大量的研究]，发现在海洋大气环境 度和污染物含量等差异很大，材料的腐蚀速率和生 下，由于C厂对锈层的破坏作用，钢表面很难形成稳 成的腐蚀产物也有很大差别0山.即使同是海洋 收稿日期：2008-12-03 基金项目：国家科技基础条件平台建设项目(N。,2005DKA10400) 作者简介：郝献超(1980-)，男，博士研究生；李晓刚(1963一)，男，教授，博士生导师，E-mail:lixiaogang99@263,nctQ235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征 郝献超1‚2） 李晓刚1） 肖 葵1） 董超芳1） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 2） 北京有色金属研究总院‚北京100088 摘 要 在西沙群岛高温、高湿的海洋大气环境下对 Q235碳钢进行了3个月的暴晒实验‚利用电子探针、激光拉曼等观察分 析了暴晒后样品的锈层特征．结果表明：Q235碳钢暴晒1个月后迅速形成较厚的锈层‚锈层疏松多孔‚多裂纹；当暴晒3个月 时‚锈层却明显减薄．Q235碳钢在西沙暴晒1个月后形成的外层腐蚀产物主要是γ－FeOOH、β－FeOOH、α－FeOOH 及少量 Fe3O4 等‚而锈层内部主要为 Fe3O4、γ－Fe2O3 等铁的氧化物．暴晒3个月后‚疏松锈层的内部电解液蒸发加剧‚内层还原后的 锈层重新被氧化‚生成较多的 FeOOH‚同时部分γ－FeOOH 转化成为α－FeOOH．Q235碳钢在西沙大气环境下的暴晒过程（也 就是锈层的氧化还原反应的交替过程）中‚钢基体不断地被腐蚀． 关键词 碳钢；大气腐蚀；西沙群岛；锈层 分类号 TG172∙3 Characterization of rust layers formed on Q235 steel exposed to atmosphere in Xisha islands HA O Xian-chao 1‚2）‚LI Xiao-gang 1）‚XIA O Kui 1）‚DONG Chao-f ang 1） 1） School of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） General Research Institute for Nonferrous Metals‚Beijing100088‚China ABSTRACT Rust layers formed on the surface of Q235steel subjected to a high temperature and high humidity marine atmosphere in Xisha Islands were characterized by electron probe micro analyzer‚Raman spectrum and so on．T he results showed that the rust layer after one-month exposure was thick and there were many cracks and holes in it．T he rust layer exposed for three months was thinner than one month’s．T he outer rust layer of carbon steel was mainly composed of β-FeOOH‚γ-FeOOH‚α-FeOOH and a little Fe3O4 after one-month exposure．Iron oxides such as Fe3O4andγ-Fe2O3 were found in the inner rust．T he evaporation of electrolyte pricked up in the inner of a loose rust layer with exposure time．Much FeOOH which was oxidized from iron oxides was found in the inner rust after three-month exposure．Someγ-FeOOH transformed toα-FeOOH at the same time．Q235steel continuously corroded in the Xisha atmosphere‚which was caused by the recycle of oxidizing and deoxidizing of the rust． KEY WORDS carbon steel；atmospheric corrosion；Xisha islands；rust 收稿日期：20081203 基金项目：国家科技基础条件平台建设项目（No．2005DKA10400） 作者简介：郝献超（1980－）‚男‚博士研究生；李晓刚（1963－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：lixiaogang99＠263．net 大量研究表明‚低合金钢的大气腐蚀是在有水 膜存在时进行的电化学过程．长期暴露在大气中的 钢铁材料‚锈层的主要构成成分是γ－FeOOH、α－ FeOOH 以及 Fe3O4 等‚β－FeOOH 只有在 Cl － 存在 的环境中才能生成．海洋环境下空气中含有大量的 Cl －‚国内外研究人员对材料在海洋环境下的腐蚀 规律进行了大量的研究［1－4］‚发现在海洋大气环境 下‚由于 Cl －对锈层的破坏作用‚钢表面很难形成稳 定的保护性锈层． 具有保护性的α－FeOOH 和活性的γ－FeOOH 是锈层的主要存在形式‚锈层中α－FeOOH 比γ－ FeOOH 更稳定‚它与铁的其他氧化物的相对含量与 材料、大气类型、暴露时间等相关‚对锈层保护性有 决定性作用［5－9］．不同地域的气候环境‚其温度、湿 度和污染物含量等差异很大‚材料的腐蚀速率和生 成的腐蚀产物也有很大差别［10－11］．即使同是海洋 第31卷 第10期 2009年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．10 Oct．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．10．011